虚拟化第四天-虚拟机的热迁移

本文详细介绍了虚拟化技术中的KVM虚拟机热迁移,讨论了其在系统维护、高可用性和资源优化等方面的应用。热迁移允许在不中断服务的情况下将虚拟机从一个主机迁移到另一个,实现无缝故障转移和负载均衡。迁移过程中的优势和局限性,以及衡量迁移效率的关键指标也进行了探讨。实践部分展示了如何在两台机器之间进行KVM虚拟机的热迁移操作。

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迁移:

系统的迁移是指把源主机上的操作系统和应用程序移动到目的主机,并且能够在目的主机上正常运行。在没有虚拟机的时代,物理机之间的迁移依靠的是系统备份和恢复技术。在源主机上实时备份操作系统和应用程序的状态,然后把存储介质连接到目标主机上,最后在目标主机上恢复系统。随着虚拟机技术的发展,系统的迁移更加灵活和多样化。

最终我们迁移的目的就是:
l 简化系统维护管理
l 高系统负载均衡
l 增强系统错误容忍度
l 优化系统电源管理

KVM 虚拟机的热迁移 —Live Migration:

服务器虚拟化技术是当前的热点,而虚拟机的“热迁移( LiveMigration )”技术则是虚拟化技术当中的热点。

热迁移(又叫动态迁移、实时迁移),即虚拟机保存( save ) / 恢复(restore) :将整个虚拟机的运行状态完整保存下来,同时可以快速的恢复到原有硬件平台甚至是不同硬件平台上。恢复以后,虚拟机仍旧平滑运行,用户不会察觉到任何差异。

迁移的种类:
l P2P :物理机之间的迁移
l V2P :虚拟机迁到物理机
l P2V :物理机迁到虚拟机
l V2V :虚拟机迁到虚拟机

热迁移的应用

  1. 虚拟机的热迁移技术最初是被用于双机容错或者负载均衡:当宿主机出现软硬件故障导致服务异常时,虚拟机可漂移到另外主机上,或者在集群中依据工作负载量的大小,选择更换宿主机与否来保证自身良好的服务提供性。

  2. 系统硬件维护:当前很多操作系统都能够稳定支持 7×24 运行,但是硬件却需要定期的进行维护。如果使用虚拟机的动态迁移技术,将虚拟机从需要维护的物理机器迁移到另外一主器,等维护完成后,在将其迁回到原来的物理机器。所有的系统服务和应用程序在迁移 & 恢复后仍旧正常运行,用户不会察觉到由于硬件维护造成的中断。最终实现了我们服务不受硬件维护干扰的 7*24 小时的工作愿望。

  3. <
<think>好的,用户想了解虚拟机热迁移的概念和实现方式。首先,我需要明确热迁移的定义,确保自己理解正确。热迁移指的是在虚拟机运行的状态下,将其从一台物理主机迁移到另一台,而用户几乎感觉不到中断。这一点很重要,因为用户可能关心业务连续性和服务可用性。 接下来,我应该拆分实现热迁移的关键技术点。内存迁移是核心部分,需要详细说明预拷贝和后期拷贝的不同机制。预拷贝可能会多次迭代传输脏页,而后期拷贝则在目标机恢复后处理剩余脏页。这两种方法各有优缺点,需要比较一下。 然后是存储迁移,用户可能想知道存储如何处理。如果使用共享存储,可以避免迁移磁盘数据,但如果是本地存储,就需要考虑数据传输的方式,比如块级别或文件级别的迁移。网络配置迁移也不能忽视,虚拟机的IP和网络状态要保持一致,可能需要DHCP或者静态配置。 CPU和设备的兼容性也是一个要点,目标主机的虚拟化技术必须兼容源主机,否则迁移会失败。此外,I/O设备的处理,比如直接设备映射可能需要特殊处理,或者使用虚拟设备来简化迁移。 在实现流程方面,分步骤解释会比较清晰。从准备阶段检查兼容性,到内存复制、切换执行环境,再到清理源主机资源。每一步都要简明扼要,让用户明白整个过程。 用户可能还想知道热迁移的优势,比如高可用性、负载均衡和硬件维护的便利。同时,注意事项部分需要提醒他们兼容性、网络带宽和存储类型的影响,这些都是实际应用中可能遇到的问题。 最后,生成相关问题时要覆盖概念、技术挑战、优化方法、限制和开源工具,这样用户如果有进一步的问题,可以自行探索。需要确保引用正确,如果有引用内容的话,但根据当前信息,可能没有具体的引用来源,所以暂时不加引用标识。</think>### 虚拟机热迁移的概念及实现方式 #### 概念定义 虚拟机热迁移(Live Migration)指在不中断虚拟机运行状态的前提下,将其从源物理主机完整迁移到目标物理主机的过程[^1]。此技术通过保持虚拟机CPU、内存、存储和网络连接的连续性,实现业务无感知迁移,服务停机时间通常小于50毫秒。 #### 关键技术实现 1. **内存迁移机制** - **预拷贝(Pre-copy)** 源主机持续复制内存页至目标主机,迭代传输过程中产生的脏页(修改过的内存页)。当脏页生成速率低于传输速率或达到迭代次数阈值时,暂停虚拟机执行最终同步: $$ \text{迁移时间} = \frac{\text{内存总量}}{\text{带宽}} + \sum_{i=1}^{n} \frac{\text{第i次脏页量}}{\text{带宽}} $$ - **后拷贝(Post-copy)** 先迁移CPU状态并在目标机恢复执行,按需从源主机拉取未传输内存页,通过缺页中断机制完成最终同步。 2. **存储迁移策略** - 共享存储架构直接挂载同一存储设备 - 本地存储需同步磁盘数据,采用块级复制(如DRBD)或文件级复制(如RSYNC) 3. **网络配置迁移** 保持MAC地址、IP地址不变,通过ARP广播更新网络设备转发表,支持VLAN重构和虚拟交换机配置迁移 4. **CPU/设备兼容性** 目标主机需提供相同指令集扩展(如Intel VT-x/AMD-V),虚拟设备模型(virtio、vmxnet3)需保持版本一致 #### 典型操作流程 ```bash # KVM热迁移示例命令 virsh migrate --live vm_name qemu+ssh://target_host/system ``` 1. 预迁移检查(CPU兼容性/存储连接/网络带宽) 2. 建立控制通道传输元数据(设备配置/拓扑信息) 3. 内存页多轮迭代传输 4. 暂停源虚拟机,传输剩余脏页和CPU状态 5. 目标机恢复执行,ARP广播更新网络路径 6. 源主机资源回收 #### 核心优势 - 实现硬件维护零停机(如服务器固件升级) - 动态负载均衡提升资源利用率 - 构建高可用集群(配合HA Manager) #### 注意事项 - 需保证源/目标主机CPU微码版本兼容 - 网络带宽应满足内存脏页生成速率 - 本地存储迁移需预留双倍存储空间 - GPU等直通设备需特殊处理(如NVIDIA vGPU迁移
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